https://zhuanlan.zhihu.com/p/33271753
直接积分构造
欲证 $\phi(x)=0$
则可构造函数 $F(x)=\int \phi (x) , dx$
例子:柯西中值定理证明
微分方程构造
欲证 $\phi(f’(x),f(x),x)=0$
则可把 $\phi(f’(x),f(x),x)=0$ 看成微分方程
解出 $F(f(x),x)=0$ 作为构造函数
例子
已知 $f(x)$ 连续,$f(a)=f(b)=0$,求证 $\exists \epsilon \in(a,b)$ s.t. $\frac{f’(\epsilon)}{-2\epsilon}=f(\epsilon)$.
证:把 $\frac{f’(\epsilon)}{-2\epsilon}=f(\epsilon)$ 看成微分方程 $\frac{y’}{-2x}=y$.
$$ \begin{align} \frac{dy}{dx\cdot(-2x)} & =y \ \frac{dy}{y} & =-2x,dx \ \ln y & =-x^{2}+C \ y & =e^{-x^{2}+C} \ y\cdot e^{x^{2}}-C’ & =0 \end{align} $$
则可以构造函数 $F(x)=f(x)\cdot e^{x^{2}}$.
由题:$F(a)=F(b)=0$
所以由罗尔定理:$\exists\epsilon \in(a,b)$ s.t. $F’(\epsilon)=f’(\epsilon)\cdot e^{\epsilon^{2}}+f(\epsilon)\cdot e^{\epsilon^{2}}\cdot 2\epsilon=0$, i.e. $\frac{f’(\epsilon)}{-2\epsilon}=f(\epsilon)$
常见瞪眼构造
原形式 | 构造函数 |
---|---|
$f’(x)g(x)+f(x)g’(x)$ | $f(x)g(x)$ |
$f’(x)g(x)-f(x)g’(x)$ | $\frac{f(x)}{g(x)}$ |
$f’(x)+f(x)g’(x)$ | $f(x)\cdot e^{g(x)}$ |